新型环丙基高价碘试剂的设计、制备及其在现代有机合成中的应用研究

Cyclopropane structures are common building blocks in organic chemistry. They are widely existed in pharmaceutical molecules and natural products, and some of which have unique bioactivity. Hypervalent iodine reagents have received much more attention from the synthetic chemists, due to their facile availability, good stability, non-toxicity, high reactivity and their excellent performance and unique applications in several chemical transformations. Hypervalent iodine chemistry is one of the research hotspots in modern organic chemistry. In this study, we propose several strategies to make cyclopropylaryliodonium salts and to develop a series of novel, highly efficient, economic and environmentally friendly transformations. We intend to synthesize some potentially useful compounds with cyclopropane structures and enlarge the research contents of hypervalent iodine chemistry and cyclopropane chemistry.

环丙烷结构是有机化学中的常见结构单元，广泛存在于药物分子和天然产物中，并且很多具有环丙烷结构的化合物都有良好的生物活性。有机高价碘试剂因其容易制备、稳定性好、无毒性、反应活性高等优点，加之其在若干化学转化中的优异表现和独特应用，越来越引起化学工作者们的关注。高价碘化学是目前有机化学领域的研究热点之一。本研究拟通过几种策略来制备新型的环丙基芳基碘鎓盐，并利用其作为高活性的环丙基化试剂来尝试发展一些新颖、高效、廉价、环保的现代有机合成反应，用于合成一些有潜在应用价值的多官能团取代的含有环丙烷结构框架的化合物，丰富高价碘化学和环丙烷化学的研究内容。

高价碘试剂是有机合成中的一类重要反应试剂，因其具有易于制备、反应活性高、低毒性等优点，在许多反应中体现了巨大的优势。在项目实施初期，我们尝试了多种路线来合成原先设计的目标试剂---环丙基高价碘试剂，这些策略包括：1）在不同温度与溶剂条件下尝试环丙基碘化物在间氯过氧苯甲酸条件下直接与芳烃反应； 2）在不同温度下尝试环丙基硼酸在间氯过氧苯甲酸条件下与碘代芳烃反应；3）在不同温度下尝试环丙基硼酸与邻甲基醋酸碘苯的反应；4）在不同温度下尝试环丙基硼酸与2,4,6-三甲基醋酸碘苯的反应等，遗憾的是我们都没有拿到预期的环丙基高价碘产物，反应体系总体都比较复杂，原料消失，但没有检测到目标产物。在本项目资助下，项目负责人设计并制备出了一系列结构多样性的芳基-烯基、二芳基高价碘试剂，并将其应用于与芳基羟胺类底物的串联重排反应，通过铜催化的交叉偶联、无过渡金属参与的SNAr (芳香亲核取代反应)、铜盐介导的Chan-Lam偶联反应等策略，实现了芳基羟胺的氧-烯基化和氧-芳基化反应，并借助后续接连发生的[3,3]-重排反应及再芳构化反应等历程，实现了结构多样性的2-取代或2,3-二取代吲哚及联芳基化合物的高效合成。相关研究工作丰富和发展了高价碘化学及重排串联反应的研究内容，为多官能团取代的吲哚及NOBIN类型联芳基化合物的高效构建提供了新的方法学。相关反应都可以实现产物的克级制备，表明它们可以进行潜在的规模化合成；相关的反应可以用于修饰一些具有天然产物骨架的功能分子，进而合成一些具有重要生物活性的药物分子；相关的联芳基化合物可以进一步衍生合成出一些结构新颖的催化剂或配体，有望在不对称催化领域得到进一步的应用和拓展。